Прошлое, настоящее и будущее гравитационных волн

О существовании гравитационных волн было впервые заявлено в 1893 году Оливером Хевисайдом, когда английский физик-самоучка использовал аналогию, которая сравнивала распространение гравитации с распространением электричества.

Даже Эйнштейн скептически относился к способности обнаруживать гравитационные волны

Это было более формально установлено в 1916 году Альбертом Эйнштейном, как один из ключевых компонентов его теории общей относительности.Постепенно ученые начали принимать эту идею в последующие десятилетия, так как появилось больше доказательств, поддерживающих теорию общей относительности Эйнштейна. Но между мыслящими гравитационными волнами существовал большой разрыв с верой, что их можно измерить.

«Эйнштейн сразу понял, что это будет проблемой. Он даже сказал, что эта новая вещь, которую он только что изобрел или выбрал из своих уравнений, никогда не будет играть роль в науке», - сказал один из новых нобелевских лауреатов Райнер Вайс. Статья российских физиков Михаила Герценштейна и Владислава Пустовойта, опубликованная в 1962 году, была первой, в которой описывалось, как приборы, называемые интерферометрами, могут использоваться для обнаружения гравитационных волн.

Первое обнаружение было сделано 14 сентября 2015 года

В 1984 году Вайс и его коллега Кип С. Торн вместе с Рональдом Древером сформировали комитет, который в конечном итоге привел к сотрудничеству с LIGO. На старте работ в 2002 году LIGO обладал чувствительностью, позволяющей обнаруживать вибрации вплоть до одной тысячной ширины одного протона. Сегодня LIGO может обнаруживать вибрации до одной десятой этого размера. Хотя это может показаться излишним, невероятная чувствительность оказалась критической, поскольку этого было едва достаточно для первого в истории обнаружения гравитационных волн.

Первое обнаружение было сделано 14 сентября 2015 года. С тех пор было объявлено о трех дополнительных открытиях, последнее из которых появилось лишь в 2019 году. Тройное обнаружение позволило ученым провести триангуляцию сигнала и определить местонахождение источника в 20 раз более точно, чем при использовании только LIGO.

Кроме того, детектор Девы столкнулся с теми же гравитационными волнами под совершенно другим углом, что дало ученым принципиально новую информацию о том, как пространство-время искажается в трех измерениях.

Светлое будущее

Яркость звезды обратно пропорциональна квадрату расстояния до этой звезды. Например, одна и та же звезда была бы яркой только на четверть, если бы она была вдвое дальше. Но гравитационные волны ведут себя не так, как свет. «Это шокирующая вещь для многих людей, потому что это не закон обратных квадратов», - сказал Джозеф Джайме, нынешний глава LIGO Livingston. «Если вы сможете увеличить чувствительность LIGO в два раза, вы сможете видеть вдвое дальше, а если вы можете видеть вдвое дальше, вы можете увидеть в восемь раз больше объема во Вселенной».

Детектор в космосе

Теперь, когда исследователи доказали, что мы действительно можем обнаружить гравитационные волны, астрономы стремятся расширить поле в так называемую многозонную гравитационно-волновую астрономию. Подобно тому, как оптические телескопы, рентгеновские телескопы и радиотелескопы смотрят на разные полосы электромагнитного спектра и учат нас разным вещам о космосе, обнаружение гравитационных волн в разных полосах частот также требует разных детекторов. Например, астрономы полагают, что гравитационные волны также существуют на гораздо более низких частотах, чем те, которые обнаруживаются приборами LIGO и Virgo, но для того, чтобы воспринимать эти волны, длина плеч интерферометра должна быть намного больше.

Фото: news.day.az